Автоматизированная информационная система

Министерство  образования Омской области

 

 

Специальность  «Прикладная информатика»

 

 

 

 

 

 

 

 

Автоматизированная  информационная система

  ”Специальность «Прикладная информатика»”

 

Курсовая работа

 

 

 

 

 

 

 

 

Разработал

студент                              

 

Руководитель                       

 

              

 

 

 

 

 

 

 

2012

Содержание

 

 

 

 

Введение

 

 

Потоки информации, циркулирующие  в окружающем нас мире, огромны. Во времени они имеют тенденцию  к увеличению. В этих потоках имеются  документы, содержащие самую разнообразную информацию. Документы сопровождают нас на каждом шагу. Ежедневно в мире создается миллиарды больших и малых документов и их копий. На производство и воспроизведение документов расходуется огромное количество леса, а на их проверку и хранение требуется большое количество времени. Современное общество не может существовать без документооборота.

Документооборот – последовательность прохождения документов с момента  их составления или получения  до момента их обработки и использования.

В любом предприятии возникает проблема организации управления данными, которая обеспечила бы наиболее эффективную работу. Для эффективного руководства организацией и оптимального выполнения работ современным руководителям и специалистам постоянно требуется иметь в распоряжении обширную и достоверную информацию. Этого можно достичь в настоящее время только с помощью средств и методов автоматизации информационных потоков.

Информационный поток  – информация, рассматриваемая в  процессе ее движения в пространстве и времени в определенном направлении.

Правильный выбор или  разработка программных продуктов  для автоматизации информационных потоков в рамках информационных систем – первейшая задача современных  организаций. Для проведения совещаний  нужно иметь автоматизированные офисы, а для выполнения технологических процессов – АИС, функционирующие в рамках определенных программных областей, организаций, производств и т.д.

Автоматизированная информационная система (АИС) — совокупность программно-аппаратных средств, предназначенных для автоматизации деятельности, связанной с хранением, передачей и обработкой информации.

Введение новых безбумажных  технологий, использующих ЭВМ и новые  организационные формы их применения, повышает требования к защите информации при оперативности информационного обмена. Так в многоуровневых системах организационного управления, таких как банки, налоговые службы и т.п., информационное обеспечение представляет собой сеть Банков данных, в которых эти требования обеспечиваются.

Ведение в колледже автоматизированной информационной системы облегчит работу персонала, увеличит его оперативность и производительность.

Предлагается разработать автоматизированную информационную систему для автоматизации работы с информацией о нагрузке студентов по семестрам.

Функции системы:

• Введение электронного массива информации:

-ввод информации;

-редактирование информации;

-удаление информации.

• Выдача отчетов на экран.

Данная курсовая работа является разработкой небольшого пользовательского  приложения, которое поможет автоматизировать работу с информацией о нагрузке студентов по семестрам.

 

Цель

 

Цель нашей работы изучить возможности создания ИС, создать АИС Специальность «Прикладная информатика».

Для осуществления поставленной цели следует решить следующие  задачи:

• изучить и описать в чем заключается анализ предметной области;
• изучить и рассмотреть вопрос проектирования БД;
• с помощью СУБД  MS Access создать БД Специальность «Прикладная информатика»;
• с помощью среды Delphi подготовить приложение для работы с БД;
• описать технологию создания БД  и приложения;
• описать возможности работы с БД и приложением.

Концептуальное проектирование является ядром всего процесса проектирования БД. Подходы к концептуальному  проектированию. Реализованные в  разнообразных CASE-системах, отличаются друг от друга. Процессы концептуального моделирования чаще всего реализуются в среде DESIGN/IDEF и ERWin.

 

  

 

 1 Анализ предметной области

 

1. Определение предметной области

 

Информация о внешнем  мире представляется в информационной системе (ИС) в форме данных. Это ограничивает возможности смысловой интерпретации информации и конкретизирует семантику ее представления в ИС. Совокупность этих выделенных для ИС данных, связей между ними и операций над ними образует информационную и функциональную модели предметной области, описывающие ее состояние с определенной точностью.

 

Предметная область - это целенаправленная первичная  трансформация картины внешнего мира в некоторую умозрительную  картину, определенная часть которой  фиксируется в ИС в качестве алгоритмической  модели фрагмента действительности.

 

Понятие предметной области  было введено в начале 80-х годов  прошлого века, когда учеными в  области ИС была осознана необходимость  использовать семантические модели для представления информации в  компьютерных системах. Так же как требования к компьютерной системе формируются средствами естественного языка, так и информация в компьютерных системах представляется средствами особого языка с определенной семантикой. Такой подход впервые был представлен П. Ченом в 1976 году.

Важно понимать, что информационная и функциональная модели предметной области создаются на этапе анализа требований к базе данных и не содержат предположений о технологии реализации базы данных. Они строятся независимо от выбираемой модели данных (сетевой, иерархической, реляционной, объектно-ориентированной, многомерной и т.д.), поддерживаемой СУБД, модели вычислений, программно-аппаратной платформы для базы данных. Информационная и функциональная модели предметной области являются входными данными для процесса проектирования базы данных. Поэтому проектировщик должен уметь правильно интерпретировать их в ходе решения своих проектных задач.

Понятие предметной области  базы данных является одним из базовых  понятий информатики и не имеет  точного определения. Его использование в контексте ИС предполагает существование устойчивой во времени соотнесенности между именами, понятиями и определенными реалиями внешнего мира, не зависящей от самой ИС и ее круга пользователей. Таким образом, введение в рассмотрение понятия предметной области базы данных ограничивает и делает обозримым пространство информационного поиска в ИС и позволяет выполнять запросы за конечное время.

Совокупность реалий (объектов) внешнего мира - объектов, о  которых можно задавать вопросы, - образует объектное ядро предметной области, которое имеет онтологический статус. Нельзя получить в ИС ответ на вопрос о том, что ей неизвестно. Термин объект является первичным, неопределяемым понятием. Синонимами термина "объект" являются "реалия, сущность, вещь". Однако термин сущность понимается нами несколько уже, как компонент модели предметной области, т.е. как уже выделенный на концептуальном уровне объект для базы данных. Таким образом, выделяемые в предметной области объекты превращаются аналитиками (а не проектировщиками базы данных) в сущности. Сущность предметной области является результатом абстрагирования реального объекта путем выделения и фиксации набора его свойств. Сущность является результатом абстрагирования реального объекта, т.е. в нашем контексте имеет гносеологический статус. Хотя далее в контексте сущность нередко отождествляется с объектом.

На рисунке 1 представлен один из подходов к классификации объектов предметной области.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 1 - Классификации объектов предметной области

 

Примерами сущностей (с точки зрения ИС) или объектов (с точки зрения внешнего мира) являются отдельный студент, группа студентов, аудитория, время занятий, слова, числа, символы. Обычно считается, что быть объектом - это значит быть дискретным и различимым. Примеры "не объектов" - это мир, время, смысл, хотя и такие категории могут сохраняться в базе данных.

На рисунке 2 представлен один из подходов к классификации ситуаций в рамках предметной области.

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 2 - Классификация ситуаций предметной области

 

 

 

 

2. Функциональная модель предметной области базы данных

 

Вторым ключевым моментом создания ИС с целью автоматизации  информационных процессов организации  является анализ функционального взаимодействия объектов автоматизации. Результаты такого анализа многогранны. Аналитики представляют их в виде функциональной модели предметной области базы данных. Функциональная модель предметной области является собирательным понятием. Состав функциональной модели существенно зависит от контекста конкретного ИТ-проекта и может быть представлен посредством довольно широкого спектра документов в виде текстовой и графической информации. К рассмотрению таких документов проектировщик баз данных должен подходить с учетом следующих двух положений:

• главное назначение ИС является базовым критерием оценки достаточности предоставляемой информации;
• функциональная модель предназначена для описания процессов обработки данных в рамках выделенной предметной области с различных точек зрения.

 

3. Анализ предметной области

 

С точки зрения проектирования БД в рамках системного анализа, необходимо осуществить один этап, т.е. провести подробное словесное описание предметной области и реальных связей, которые присутствуют между описываемыми объектами. Желательно, чтобы данное описание позволяло корректно определит все взаимосвязи между объектами предметной области. В общем, существует два подхода к выбору состава и структуры предметной области:

• функциональный подход – он реализует принцип движения «от задач» и применяется тогда, когда заранее известны функции некоторых групп лиц и комплексов задач, для обслуживания информационных потребностей которых создается рассматриваемая БД. В этом случае мы можем четко выделить минимальный необходимый набор объектов предметной области, которые должны быть описаны.
• предметный подход – используется, когда информационные потребности будущих пользователей БД жестко не фиксируются. Они могут быть многоаспектными и весьма динамичными. Мы не можем точно выделить минимальный  набор объектов предметной области, которые необходимо описывать. В описании предметной области в этом случае включены такие объекты и взаимосвязи, которые наиболее характерны и наиболее существеннее для нее. БД, конструируемая при этом, называется предметной, то есть она может быть использована при решении множества разнообразных, заранее не определенных задач. Конструирование предметной области с невозможностью конкретизации пользователей может привести к избыточно сложной схеме БД, которая для конкретных задач будет неэффективной.

Чаще всего на практике рекомендуется использовать некоторый компромиссный вариант, который, с одной стороны, ориентирован на конкретные задачи или функциональные потребности пользователя, а с другой стороны, учитывает возможность наращивания новых приложений.

Системный анализ должен заканчиваться подробным описанием информации об объектах предметной области, которая требуется для решения конкретных задач и которая должна храниться в БД, формулировкой конкретных задач, которые будут решаться данной БД с кратким описанием алгоритмов их решения, описанием входных документов, которые должны генерироваться в системе, которые служат основанием для заполнения данными в БД.   

 

 

 

 

4.  Построение модели предметной области

 

Начальной стадией проектирования системы БД является построение семантической модели предметной области, которая базируется на анализе свойств природы объектов предметной области и информационных потребностей будущих пользователей разрабатываемой системы. Эту стадию принято называть концептуальным проектированием системы, а ее результат концептуальной моделью предметной области (объектом моделирования здесь является предметная область будущей системы).

К инфологическим моделям  относят различные компоненты по-разному  и разными средствами отражающие предметную область.

Одной из наиболее популярных средств формализованного представления  предметной области систем, ориентированных  на обработку фактографической информации, является «сущность-связь». Моделирование  предметной области базируется на использовании  графических диаграмм, включающих сравнительно небольшое  число компонентов, и самое важное – технологию построения таких диаграмм.

Семантическую основу ER-модели составляют следующие предложения:

• та часть реального мира, сведения о которых должны быть помещены в БД, может быть представлена как совокупность сущностей;
• каждая сущность обладает характеристическими свойствами, отличающими ее от других сущностей и позволяющими ее идентифицировать;
• сущности можно классифицировать по типам сущностей: каждый экземпляр сущности может быть отнесен к классу – типу сущностей, каждый экземпляр  которого обладает общим для них и отличающими их от сущностей других классов свойствами;
• систематизация представления, основанная на классах, в общем случае предполагает иерархическую зависимость типов: сущность типа А является подтипом сущности В, если каждый экземпляр типа А является экземпляром сущности типа В;
• взаимосвязи объектов могут быть представлены как связи сущности, которые служат  для фиксирования взаимозависимости  двух или нескольких сущностей.

Любой объект предметной области обладает свойствами, часть  из которых выделяется как характеристические – значимые с точки зрения прикладной задачи.

ER-модель, как описание предметной области, должна определить объекты и взаимосвязи между ними, т.е. установить связи следующих двух типов.

• связи между объектами и наборами характеристических свойств, и таким образом определить сами объекты;
• связи между объектами, задающие характер и функциональную природу их взаимозависимости.

Как было отмечено ранее, ER-моделирование предметной области базируется на использовании графических диаграмм, как простого, наглядного и в то же время информативного и многоаспектного способа отображения компонентов проекта.

 

2 Проектирование БД

При проектировании базы данных решаются две основных проблемы:

Каким образом отобразить объекты предметной области в  абстрактные объекты модели данных, чтобы это отображение не противоречило  семантике предметной области и  было по возможности лучшим (эффективным, удобным и т.д.)? Часто эту проблему называют проблемой логического проектирования баз данных.

Как обеспечить эффективность  выполнения запросов к базе данных, т.е. каким образом, имея в виду особенности  конкретной СУБД, расположить данные во внешней памяти, создание каких дополнительных структур (например, индексов) потребовать и т.д.? Эту проблему называют проблемой физического проектирования баз данных.

В случае реляционных  баз данных трудно представить какие-либо общие рецепты по части физического  проектирования. Здесь слишком много зависит от используемой СУБД. Например, при работе с СУБД Ingres можно выбирать один из предлагаемых способов физической организации отношений, при работе с System R следовало бы прежде всего подумать о кластеризации отношений и требуемом наборе индексов и т.д. Поэтому мы ограничимся вопросами логического проектирования реляционных баз данных, которые существенны при использовании любой реляционной СУБД.

Более того, мы не будем  касаться очень важного аспекта  проектирования - определения ограничений целостности (за исключением ограничения первичного ключа). Дело в том, что при использовании СУБД с развитыми механизмами ограничений целостности (например, SQL-ориентированных систем) трудно предложить какой-либо общий подход к определению ограничений целостности. Эти ограничения могут иметь очень общий вид, и их формулировка пока относится скорее к области искусства, чем инженерного мастерства. Самое большее, что предлагается по этому поводу в литературе, это автоматическая проверка непротиворечивости набора ограничений целостности.

Так что будем считать, что проблема проектирования реляционной  базы данных состоит в обоснованном принятии решений о том:

• из каких отношений должна состоять БД
• какие атрибуты должны быть у этих отношений.

Затем необходимо выполнить  следующие шаги процедуры проектирования даталогической модели.

• представить каждый стержень (независимую сущность) таблицей базы данных (базовой таблицей) и специфицировать первичный ключ этой базовой таблицы.
• представить каждую ассоциацию как базовую таблицу. Использовать в этой таблице внешние ключи для идентификации участников ассоциации и специфицировать ограничения, связанные с каждым из этих внешних ключей.
• представить каждую характеристику как базовую таблицу с внешним ключом, идентифицирующим сущность, описываемую этой характеристикой. Специфицировать ограничения на внешний ключ этой таблицы и ее первичный ключ – по всей вероятности, комбинации этого внешнего ключа и свойства, которое гарантирует "уникальность в рамках описываемой сущности".
• представить каждое обозначение, которое не рассматривалось в предыдущем пункте, как базовую таблицу с внешним ключом, идентифицирующим обозначаемую сущность. Специфицировать связанные с каждым таким внешним ключом ограничения.
• представить каждое свойство как поле в базовой таблице, представляющей сущность, которая непосредственно описывается этим свойством.
• для того чтобы исключить в проекте непреднамеренные нарушения каких-либо принципов нормализации, выполнить  процедуру нормализации.
• если в процессе нормализации было произведено разделение каких-либо таблиц, то следует модифицировать инфологическую модель базы данных и повторить перечисленные шаги.
• указать ограничения целостности проектируемой базы данных и дать (если это необходимо) краткое описание полученных таблиц и их полей.

2.1 Структура  БД

Структура базы данных - принцип или порядок организации  записей в базе данных и связей между ними.

Информация, поступающая  в систему вместе с документами, должна быть записана в специальное  хранилище данных – базу данных. Эта запись производится в форме добавления новых записей в БД, исправление и удаление имеющихся записей. Для подготовки выходных документов используются хранимые данные, которые предварительно редактируются. Система позволяет отвечать на различные справочные запросы. Таким образом информационная система реагирует на события внешнего мира. Знания системы о мире постоянно обновляются и, в идеале, соответствуют текущему состоянию предметной области. Для пользователя информационной системой удобнее смотреть на нее как на средство решения некоторых задач. Перечень этих задач составляется на стадии  проектирования системы. Приведем список задач, характерных для системы колледжа:

• организация дисциплин по семестрам;
• состав группы обучающихся на данной специальности;

Информационная система  использует для своей работы информацию о современном состоянии предметной области, которая хранится в специальном  хранилище – базе данных.

База данных - совокупность связанных данных, организованных по определенным правилам, предусматривающим общие принципы описания, хранения и манипулирования, независимая от прикладных программ. База данных является информационной моделью предметной области. Обращение к базам данных осуществляется с помощью системы управления базами данных (СУБД).

Структура базы данных может  быть определена одним из трех способов: иерархическим, сетевым и реляционным. Так как я разрабатываю базу данных реляционным методом, то рассматривать  будем только этот способ.

Реляционной базой данных называют совокупность взаимосвязанных таблиц, каждая из которых задает некоторое отношение. Реляционная база данных имеет уникальное имя, по которому к ней можно обращаться.

Каждая таблица реляционной  базы данных также имеет имя.

Столбцы таблицы должны иметь только атомарные значение. Например, показатель, отображающий год рождения, является атомарным и может быть столбцом таблицы. Показатель «адрес» не может быть столбцом. Он состоит из нескольких частей: город, улица, дом, квартира.

Ширина столбцов должна быть фиксированной. Каждый столбец имеет имя, тип, допустимое множество  значений, ширину. Указанные атрибуты называются спецификация столбца.

Столбцы таблицы базы данных, при изложении теории, называются  доменами, а в практике  использования  называются полями, а иногда атрибутами.

В таблице не должно быть повторяющихся строк. Обычно строки называют записями.

Столбец (поле), все значения которого не могут повторяться, может  быть объявлен автором базы данных первичным ключом. Первичный ключ служит для доступа к строкам таблицы. Первичный ключ может быть составным. Если кандидата на ключ в таблице нет, то водится искусственный специальный числовой ключ – счетчик.

Ключ позволяет поддерживать связи между таблицами. Для этого  некоторые из ключевых полей разных таблиц  отождествляются. Установленные тождества определяют связи (отношения) между таблицами базы данных.

Установление связи  между таблицами возможно только при следующих условиях:

• связываемые поля должны иметь один и тот же тип, при чем имена полей могут быть различны;
• обе таблицы принадлежат одной и той же базе данных;
• связь между таблицами устанавливается по ключевому полю.

Явное указание связей помогает исключить возможные ошибки, которые  могут возникнуть в процессе корректировки  базы данных. Для этого вводится ряд условий, которым должны удовлетворять записи таблицы базы данных. Совокупность этих условий называют условиями целостности базы данных. Для формулировки условий целостности введем следующую терминологию. Таблицы, в которых описываются объекты предметной области, назовем главными, а таблицы, описывающие связи между объектами, назовем таблицами связи.

Обеспечение целостности  базы данных достигается с помощью  выполнения следующих требований:

• в таблицу связи не может быть добавлена запись с несуществующим в главной таблице значением первичного ключа;
• в главной таблице нельзя удалить запись, если не удалены связанные с ней записи в таблице связи;
• изменение значения первичного ключа в главной таблице должно приводить к изменению соответствующих значений в таблице связи.

Задача разработчика базы данных состоит в структуризации данных, чтобы обеспечить быстрый  поиск нужной информации и исключить  ненужное дублирование данных.

Реляционная база данных состоит из прямоугольных таблиц. Столбцы (поля) таблицы имеют определенные имена. Ширина столбцов фиксирована. Поля принимают простые значения, определенного для данного поля типа. Таблицы базы данных связаны с помощью ключей. Для создания базы данных необходимо указать перечень таблиц и их спецификации, установить ключи, с их помощью описать связи между таблицами. Для ускорения поиска в таблицах можно задать индексированные поля.

 

2.2 Реализация  БД

 

Для создания информационной системы в среде Delphi надо разработать БД и приложение для ее использования. Для создания БД надо создать ее таблицы. Для простых БД состав полей и распределение их по таблицам производится вручную  разработчиком информационной системы.

Для БД, которые включают десятки и сотни различных  таблиц, определение типов и связей между таблицами производится с помощью CASE - системы автоматизации разработки приложений. Система CASE представляет собой совокупность программ, обеспечивающих процесс создания информационных систем, в том числе: анализ и формирование требований, проектирование БД и приложений, генерацию кода, тестирование, управление конфигурацией и проектом.

Реализация БД состоит  из следующих этапов:

• описание предметной области, для которой будет создаваться информационная система;
• создание ER-модели на основе описания предметной области;
• создание таблиц базы данных в MS Access
• создание приложения в Delphi для работы с базой данных.

 

 

 

3 Автоматизированные информационные системы

 

В различных практических применениях вместо термина "АИС" и его эквивалентов часто употребляется термин "автоматизированная система" или "АС".

АИС представляют собой  последующую ступень в развитии информационно-поисковых систем, которые  обеспечивают только одну функцию —  поиск информации. АИС характеризуются:

• многофункциональностью (т.е. способностью решать разнообразные задачи);
• независимостью процессов сбора (первичной) обработки, ввода данных и их обновления (актуализации) от процессов их использования прикладными программами;
• независимостью прикладных программ от физической организации баз данных;
• развитыми средствами лингвистического, организационно-технологического обеспечения и др.

В зависимости от характера  поддерживаемых баз данных АИС (в  прямом или узком значении термина) могут подразделяться на документографические, фактографические, полнотекстовые и т.п.

В зависимости от функционального  назначения и характера решаемых задач АИС (в широком значении термина) могут подразделяться на библиотечные (АБС), библиотечно-информационные (АБИС) или информационно-библиотечные (АИБС), справочные и информационно-справочные, научно-технической информации (АСНТИ), системы автоматизированного проектирования (САПР), навигационные системы, системы управления техническими объектами и др. Следует отметить, что различные виды АС (управленческие, обучающие и др.), по существу являются разновидностью автоматизированных информационных систем, адаптированных для решения соответствующих функциональных задач и дополненных необходимыми для этого программными и техническими средствами.

Выбор между терминами "АБИС" и "АИБС" должен быть обусловлен тем, какие функциональные задачи в данной АИС стоят на первом месте: библиотечные (АБИС) или информационные (АИБС).

Существуют и другие принципы классификации АИС, например, по используемой технологии, типу объектов управления и т.д..

Автоматизированная информационно-логическая система [automated information-logical system] — автоматизированная информационная система, обеспечивающая хранение и обработку информации, характеризующейся большим разнообразием  и значительной неопределенностью используемой терминологии. Последнее связано с недостаточным уровнем формализации предметной области.